Ksenotransplantacja, czyli przeszczepianie narządów od zwierząt do ludzi, stoi przed wieloma wyzwaniami, w tym dużym ryzykiem przenoszenia odzwierzęcych, groźnych dla człowieka patogenów. Specyficznie świńskie wirusy, takie jak cytomegalowirus czy utajone retrowirusy świń (PERV), mogą nie szkodzić zwierzętom, lecz bywają niebezpieczne dla ludzi.

Niedobór dawców jest globalnym problemem

Rocznie przeprowadza się ok. 130 tys. transplantacji. W Polsce, wg Poltransplantu, liczba przeszczepów waha się od 87 do 155 miesięcznie, natomiast ok. 1700 pacjentów oczekuje na transplantację. W 2023 r., zgodnie z danymi Health Resources & Services Administration, prawie 90 tys. pacjentów w Stanach Zjednoczonych oczekiwało na przeszczep nerki, jednak tylko mniej niż 16 tys. miało szansę otrzymać organ. Codziennie ok. 17 osób umiera w oczekiwaniu na przeszczep. Niedobór dawców jest więc permanentnie widoczny. Nadzieję na rozwiązanie problemu dają organy genetycznie zmodyfikowanych zwierząt, które po przeszczepieniu nie zostaną natychmiastowo odrzucone przez ludzki układ odpornościowy. Mimo że wcześniejsze eksperymenty z przeszczepami genetycznie zmodyfikowanych serc świni nie zakończyły się pełnym sukcesem, ponieważ obaj pacjenci zmarli zaledwie kilka miesięcy po operacji, i tak stanowiły obiecujący krok naprzód w poszukiwaniu alternatywnych źródeł narządów do transplantacji. Ksenotransplantacja jawi się jako obiecująca opcja, która może rozszerzyć dostępną pulę dawców, skrócić czas oczekiwania na przeszczep i potencjalnie uratować więcej ludzkich żyć.

Najnowsze badania w tej dziedzinie stanowią przełom i krok w kierunku komercjalizacji tej metody. Dzięki postępom inżynierii genetycznej międzynarodowemu zespołowi badaczy udało się „wyhodować” świnie wolne od retrowirusów PERV, co opisano w „Science”. Ten przełom ma zwiększyć bezpieczeństwo ksenotransplantacji poprzez ograniczenie ryzyka międzygatunkowej transmisji patogenów. Naukowcy od lat badają możliwość wykorzystania narządów od świń do transplantacji z uwagi na ich rozmiar zbliżony do ludzkich organów i podkreślają, że dezaktywacja PERV jest kluczowa dla zapewnienia bezpieczeństwa procedury. Narzędzie do edycji genów CRISPR jest stosowane do eliminacji wybranych genów świńskich, wprowadzania genów ludzkich oraz usuwania świńskich retrowirusów.

Przeszczepili nerkę od transgenicznej świni

Richard Slayman, 62-letni mieszkaniec Weymouth w stanie Massachusetts, cierpiący na schyłkową niewydolność nerek, został pierwszym żywym pacjentem, któremu przeszczepiono genetycznie zmodyfikowaną nerkę świni. Szpital otrzymał genetycznie zmodyfikowaną nerkę od producenta leków eGenesis z Cambridge. W nerce dokonano łącznie 69 zmian genów, z czego 10 wprowadzono w celu zmniejszenia ryzyka odrzutu, a pozostałe – z uwagi na potrzebę zmniejszenia ryzyka infekcji wirusowej. Operacja odbyła się 16 marca br. w Massachusetts General Hospital. Ostatnie doniesienia mówią, że stan zdrowia pacjenta jest dobry. W swoim oświadczeniu Slayman wyraził przekonanie, że jego decyzja o uczestnictwie w procedurze ma większy wymiar niż podstawowy, skupiony na poprawie swojego stanu zdrowia – jest jednocześnie szansą dania nadziei tysiącom osób potrzebujących przeszczepu do przeżycia. Zoperowanie Slaymana przeprowadzono w ramach protokołu rozszerzonego dostępu. To procedura zarezerwowana dla pacjentów z chorobami zagrażającymi życiu, którzy wypróbowali już dostępne metody leczenia, pozwalająca na użycie eksperymentalnych terapii.

Dalsze monitorowanie stanu zdrowia Slaymana przez lekarzy i naukowców dostarczy cennych informacji dla przyszłych badań nad ksenotransplantacją. To obiecujące prognozy, biorąc pod uwagę, że lekarze systematycznie się rozwijają. W jednym z eksperymentów, przeprowadzonym we wrześniu ubiegłego roku, chirurdzy przeszczepili nerkę od transgenicznej świni do pacjenta po śmierci mózgowej i utrzymali narząd w sprawności przez 54 godziny. Aby zwiększyć szansę na przyjęcie przeszczepu, do ciała biorcy wszczepiono grasicę zwierzęcia, co miało na celu „wychowanie” układu odpornościowego biorcy. Parametry pracy nerki, w tym produkcja moczu i poziom kreatyniny, pozostały w normie przez cały eksperyment. Narząd nie wykazał oznak odrzucenia. Następna próba, przeprowadzona niecałe dwa miesiące później przez tę samą grupę specjalistów, dała podobne rezultaty.

Serce od świni

Nerki to obok serca najczęściej przeszczepiany narząd. Serce od świni w styczniu br. na University of Maryland Medical Center otrzymał 57-letni David Bennett, który zmagał się z niewydolnością serca. Mimo że Bennett przeżył tylko dwa miesiące po operacji, jego przypadek jest uznawany za sukces, ponieważ zazwyczaj narząd przeszczepiony od innego gatunku zostaje szybko odrzucony przez układ odpornościowy. Chirurg, dr Bartley P. Griffith, który przeprowadził operację, podkreślił jej przełomowy charakter i potencjalny pozytywny wpływ na rozwiązanie kryzysu niedoboru narządów. Należy wspomnieć, że serca przeszczepiane pacjentom, takim jak Bennett, nie pochodzą od zwykłych świń. Dzięki biotechnologii komórki serca zostają genetycznie zmodyfikowane tak, aby były tolerowane przez ludzki układ odpornościowy. Ta innowacja może zrewolucjonizować przyszłość transplantologii i zmniejszyć presję wynikającą z ograniczonych zasobów ludzkich dawców organów. 

Dodatkowej korzyści trzeba upatrywać w pracy naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, pod przewodnictwem dr. Shuvo Roya. Zespół opracował pierwszą na świecie bioniczną nerkę. Składające się z mikroskopijnych filtrów i bioreaktora z żywymi komórkami kanalików urządzenie może zastąpić uszkodzony organ. Bioniczna nerka jest wyposażona w mikroczipy napędzane pracą serca, które filtrują krew podobnie jak zdrowa nerka. Zawierają ok. 15 zestawów takich mikroczipów utrzymujących żywe komórki nerkowe, co pozwala na imitację naturalnego działania nerki. Bioniczna nerka obniża ryzyko odrzucenia przeszczepu do zera. Mimo i tak już pozytywnych rezultatów, naukowcy nadal pracują nad optymalizacją przepływu krwi w nerce w celu uniknięcia uszkodzeń i zakrzepów.